三元系PZT基铁电薄膜微观机理研究

发布时间：2019-08-07 12:53

【摘要】：铁电薄膜是生产与生活中一种重要的功能材料,尤其是锆钛酸铅(PZT)基铁电薄膜具有优异的铁电性、压电性等性能,应用广泛。随着微型器件技术和微纳米技术的发展,传统的铁电薄膜材料已不能满足日益快速的发展需求。对PZT基铁电薄膜进行掺杂改性,以期获得性能更加优异的铁电薄膜,尤其是多元系铁电薄膜优异性能的微观机理成为铁电薄膜领域的研究热点。本文主要研究三元系PZT基铁电薄膜的微观机理。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,使用CASTEP模块对PZT掺杂Pb(Mn1/3Nb2/3)O3后得到的三元系PMnN-PZT铁电薄膜构建理论模型,并对PMnN-PZT的几何结构和电子结构进行理论研究,得到未掺杂以及掺杂不同比例PMnN的PZT的态密度、能带结构,研究了PMnN添加对PZT的改性规律,得到的结论主要如下:(1)适当比例PMnN的添加能改变薄膜的晶格参数,但却不改变PZT的晶相,通过对不同比例PMnN添加对同种Zr/Ti比值PZT影响结果的比较,PMnN的添加比例不应超过10%,否则优化不收敛。(2)通过对PZT、0.06PMnN-0.94PZT和0.1PMnN-0.9PZT的总态密度和分波态密度图的对比分析,得出随着PMnN掺杂浓度的增加,Mn、Nb倾向于替代Zr、Ti位置,使得结构发生畸变,低能部分逐渐向高能量的方向移动,高能部分逐渐向低能量的方向移动,带宽减小,PMnN-PZT体系的导电性能是逐渐增加的。本文的计算结果与已有的相关理论计算和实验数值一致,对计算的结果,做出了一定的解释,这对研究三元系PZT基铁电薄膜的微观机理具有一定意义。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB34

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本文编号：2523968